2024年3月14日发(作者：)
教学与科研·2019年06月(上半月刊)
·创新教育·
基于智能手机终端的远程人体姿态监测系统设计
惠鸿飞
1
彭于滨
1
诸海渝
1
陈浩天
2
何纵横
2
廖俊霖
2
(重庆邮电大学光电工程学院
1
,重庆第二外国语学校
2
)
摘 要 随着我国人口老龄化,出现了很多老年人子女不在身边的空巢情况。老人跌倒后,无法得到发现并获得
救助的情况较为显著。针对这一现象,本文设计并实现了一种老人跌倒监测系统,利用智能手机终端自带惯性
传感器捕捉人体姿态信息,当老人有跌倒行为发生时,跌倒监测系统可利用其强大通讯功能及时向家人求助。
关键词 智能终端;跌倒检测; 惯性传感器
中图分类号:G421 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2019)06-0062-02
一、跌倒检测算法设计
人体的具体活动(日常行为与跌倒行为)主要分
为静止、行走、跑步、上下楼、弯腰、跌倒,其中跌
倒行为又分为突然跌倒和缓慢跌倒。为了区分跌倒行
为与其他行为,本文提出利用合加速度、人体倾斜角
以及人体躺倒时间三个特征量进行三次分类识别,最
终判别人体是否跌倒。
合加速度进行一次判别。合加速度也简称为SMV
参数(Signal Magnitude Vector),其作用主要是描
述人体运动状态。由SMV的定义可知,在t时刻合加
速度计算如式(1)所示:
的变化,因此本文提出引入躺到时间作为缓慢跌倒识
别特征量。如果怀疑有跌倒,启动一个短暂计时器,
如果原始位置在时间阈值内恢复,算法将被重置;如
果定时器时间超过且位置未恢复,则确认跌倒,这可
以减少误报的次数。因此,首先是判定人体是否已经
躺倒在地上,其次是分析并确定合理的躺到时间作为
阈值,判断人体是否真的发生了跌倒。
二、跌倒监测系统实现
(一)求助人信息设计
若要实现对手机系统联系人的获取,需要在
开发平台的文件中声明
权限;另外,需要在主活动的onCreate(Bundle
savedInstanceState)函数中完成导入联系人按钮的
监听事件;为了将导入的联系人信息显示在EditText
编辑框中,还需要在主活动中添加访问手机联系人及
回调的方法:protected void onActivityResult(int
requestCode, int resultCode, Intent data),获
取联系人的代码逻辑也在此方法中实现。
(二) GPS定位实现
跌倒监测系统的另一必需功能是定位功能,当使
用者发生跌倒时,系统能够及时定位获取位置信息
再通过短信的方式发送给求助联系人。首先,在应
用程序清单文件中添加获取
位置的访问权限。其次,在主活动界面的protected
void onCreate(Bundle savedInstanceState)方法
中添加获取GPS服务及信息的实例方法。最后,重写
onReceiveLocation方法用于获取用户所在位置经纬
度并利用Location类getCountry等方法获取具体地
址;获取的位置信息最终以省、市、街道的形式存储
在currentPosition中,用户可直接添加到短信内容。
(三)自动远程求助
自动远程求助方式包括拨打电话和短信发送。首
先,在应用程序文件中添加发
送短信及拨打电话权限;然后,在主活动界面设置发
送短信需要用到的广播和实例;最后获取电话和短信
管理器,将电话号码传入,实现短信发送和拨打电话。
根据合加速度的定义,不管人体处于怎样的姿
态,做出什么样的动作,都会使合加速度产生较大的
变化,因此可以用MATLAB对人体的行为数据进行仿
真分析从而确定合理阈值,作为评判跌倒行为的关
键。通过对跌倒行为及其他常见行为的合加速度数据
模拟仿真,发现跌倒与跑步时的SMV接近,因此,为
了区分跌倒与跑步,需进行跌倒行为的二次判别。
倾斜角进行二次判别。倾斜角的定义为身体躯干
相对于垂直方向的角度,对手机终端来说,倾斜角包
括航向角、俯仰角、横滚角,因此需要借助手机内置
惯性传感器解算手机姿态角信息,从而获得其倾斜
角。利用陀螺四元数解算姿态角信息,可以有效解决
载体动态情况下姿态测量误差大的问题,因此本文采
用该方法解算倾斜角。
由手机坐标系可知,理想状态下,身体与Y轴平
行(终端竖直佩戴在腰间),倾斜角约为0°;若人
体发生了跌倒处于躺卧状态时,身体与Y轴垂直,接
近90°。因此,倾角的变化可以作为判别跑步与跌
倒的依据。
躺倒时间进行三次判别。在加速度变化不剧烈
的跌倒行为中,如支撑或者扶着墙壁等缓慢跌倒行
为,SMV幅值较小,不能准确体现此类人体行为活动
基金资助:本文系重庆邮电大学大学生科研训练计划
项目、重庆市中小学创新人才培养工程项目计划项目
(编号:CY180612)阶段性成果。
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三、跌倒监测系统准确性验证
为了评价跌倒监测系统的整体性能,需要把该
系统的功能特性加以量化,使得评判结果更加直
教学与科研·2019年06月(上半月刊)
·创新教育·
学生综合素质及初中语文课程质量评价的思考
李富荣
(重庆市长寿区川维中学校)
摘 要 学生综合素质的评价在新课程标准中做出了纲领性的阐述,奈何没有具体可操作的指标体系,学生综
合素质的评价往往流于形式,并没有起到综合素质评价对学生成长的引领作用。而学生综合素质的评价应该是
一个国家级的课题,是一个庞大的系统工程。对此做了一些粗浅的思考,期待学生综合素质评价早日真正实现。
关键词
学生综合素质;质量;思考
中图分类号:G622.0 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2019)06-0063-02
一张试卷测评学生学业水平的做法早已为业界所
诟病,一考定终身的高考制度演绎人间悲喜。中高考
唯分数论的现状依然难以改变。新课程标准对学生学
业的评价做出了总体规划,但学生成长的考评始终停
滞不前。如何科学地对学生的综合素质进行评价应该
是一个国家级的战略课题。学生成长的科学考评,必
将倒逼教育思想,教育体制的深刻变革,引领学校教
育教学的发展,提高学校的办学质量,最终促进学生
的成长,为国家和社会输送合格的,适应未来社会发
展需要的高素质人才,为实现中国梦提供坚实的人才
基础。作为一线的一名语文教师,只能在这方面做一
些粗浅的思考。
学习状况,全面落实语文课程目标。应充分发挥语文
课程评价的多重功能,恰当运用多种评价方式,注重
评价主体的多元与互动,突出语文课程评价的整体性
和综合性。要根据不同年龄学生的学习特点,按照不
同学段的课程目标,抓住关键,突出重点,采用合适
方式,提高评价效率。语文课程评价应该改变过于重
视甄别和选拔的状况,突出评价的诊断和发展功能。
语文课程评价具有检查、诊断、反馈、激励、甄
别和选拔等多种功能,其目的是为了考查学生实现课
程目标的程度,检验和改进学生的学习和教师的教
学,改善课程设计,完善教学过程。应发挥语文课程
评价的多种功能,尤其应注意发挥其诊断、反馈和激
励的功能,有效地促进学生的发展。
由此可见,对学生综合素质的评价指标体系的建
立,考评的出发点和归宿都是着眼于人的发展。
一、学生综合素质评价的指导思想和目的
学生综合素质评价的指导思想应该以科学发展观
为指导思想,以社会主义的人才观为目标。根据教育
部制定的新课程标准为纲领制定学生综合素质评价指
标体系对学生的发展成长进行考评。
语文课程的评价的目的新课标有明确的规定:语
文课程评价的根本目的是为了促进学生学习,改善教
师教学。语文课程评价应准确反映学生的学习水平和
二、制定科学的评价评价体系是课程质量评价
的基础
(一)学生综合素质评价指标体系的制定者
学生综合素质评价指标体系体现一个国家的育人
观,即培养什么样的人才问题。故该指标体系应该由
观具体。虽然不同领域的跌倒监测系统没有统一的
评估框架,但对于其检测结果有较为通用的评价准
则,对系统的检测结果进行统计学分析,有四种可
能:(1)TP:True Positive,跌倒且报警;(2)TN:True
Negative,跌倒未报警;(3)FP:False Positive,未跌
倒而报警;(4)FN:False Negative,未跌倒也未报警。
灵敏度和特异度是检测系统中较为常用的评
估标准,系统检测的灵敏度(Sensitivity)表示
所有跌倒事件里正确识别的概率,系统的特异度
(Specificity)是所有正常行为中未识别为跌倒的概
率。本文通过志愿者模拟实验来验证跌倒监测系统的
性能。为了证明系统对于大部分人群都适用,所以选
择了不同年龄、身高、体重的志愿者。并对实验结果
进行统计,如表1所示。
结果表明,该系统的整体精度达到95.40%,功能
需求以及精度需求基本可以满足老人的日常使用。
表1 实验结果评价指标统计分析
动作类型
日常动作
跌倒动作
TP
--
95.50%
TN
--
4.50%
FP
--
FN
--
特异度灵敏度
95.50%
4.67%95.33%95.33%
四、结论
本文以实时监测老人安全为目的,设计并实现了一
种基于智能手机终端的远程人体姿态监测系统,该系统
可以实时监测老人姿态信息,当老人发生跌倒时,系统
可以通过短信或电话方式及时向家人报警求助,节省救
援时间。实验验证系统准确率较高,可以满足老人日常
使用,具有一定的理论研究以及工程研究价值。
参考文献:
[1]陈鹏,涂亚庆,童俊平.可穿戴式跌倒检测智
能系统设计[J].传感器与微系统, 2017(2).
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